《基於核磁共振和計算化學的寡糖溶液構象研究》是依託武漢理工大學，由胡曉松擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於核磁共振和計算化學的寡糖溶液構象研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡曉松
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
寡糖分子由於糖型、糖苷鍵、端基異構和官能團修飾等多種因素的影響，其溶液結構複雜多樣。由於寡糖的生理活性與結構密切相關，其溶液構象研究日益成為一個重要的課題。目前核磁共振技術是用於寡糖溶液構象分析最有效的實驗方法。本項目將基於碳-13標記輔助的核磁共振技術和計算化學的方法分析一些重要寡糖分子的溶液構象。我們一方面將通過核磁共振測得的自旋-自旋耦合常數、卡普拉斯方程和分子動力模擬的結果來研究寡糖分子的糖苷鍵鏈構象，然後基於鏈構象來進一步確定它的總體結構。另一個方面將結合核磁共振的變溫技術、飽和轉移法、以及基於密度泛函理論的量子化學計算來研究寡糖和單糖側鏈中醯胺鍵的順-反異構過程，有研究表明這個過程具有重要的生理學意義。這兩方面的研究結合了核磁共振實驗和理論化學計算，拓展了寡糖溶液構象的研究方法，將增強我們對寡糖分子實現其生理活性和生物功能的理解，對基於寡糖分子結構的藥物設計也具有指導作用。
結題摘要
寡糖的生理活性與結構密切相關，其溶液構象研究日益成為一個重要的課題。目前核磁共振技術是用於寡糖溶液構象分析最有效的實驗方法，而糖苷鍵的鏈構象分析在寡糖溶液構象研究中占有重要的地位。本項目完成了所設計的13C標記的具有β-(1→4)-糖苷鍵的二糖分子的化學合成，以用於測量跨糖苷鍵的自旋-自旋耦合常數。通過DFT計算建立了特定糖苷鍵所含二面角對應的卡普拉斯方程，完成了基於Amber分子力場的二糖分子的分子動力學研究。用MAʼAT算法建立了通過分子動力學模擬得到的糖分子溶液構象計算得到的耦合常數與核磁共振實驗實際測得的耦合常數之間的數學關係。NMR確定的旋轉異構體的二面角分布與從分子動力學模擬等統計分析得到的結果進行了比較。基於MAʼAT算法處理冗餘的耦合常數得到的構象分布與分子動力學模擬預測的結果吻合得很好。這些表明了糖類分子得構象分布可以通過核磁共振測得的實驗數據獲得，從而減少了對理論計算的依賴。這項研究結果也提供了通過實驗方法檢驗分子動力學模擬得到的構象分布，具有重要的研究意義。 我們還開展了可以檢測包括糖類等含醛基官能團的化合物的螢光檢測和定量分析。設計合成了幾種含香豆素基團的羥胺類化合物，這些小分子螢光探針可以通過與醛類分子的肟化反應實現其螢光標記和定量分析。已經在各種小分子醛類如糠醛、5-甲基糠醛、5-羥甲基糠醛和糖類分子的定量分析和檢測中發揮了重要的作用，有著廣泛的套用前景。
